【題目】燃煤煙氣的脫硫脫硝是目前研究的熱點。

(1)CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:

①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H= -574 kJmol-1

②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H= -1160 kJmol-1

③H2O(g) = H2O(l) H= -44 kJmol-1

寫出CH4(g)NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)H2O( l ) 的熱化學(xué)方程式_____________

(2)某科研小組研究臭氧氧化--堿吸收法同時脫除SO2NO工藝,氧化過程反應(yīng)原理及反應(yīng)熱、活化能數(shù)據(jù)如下:

反應(yīng)Ⅰ:NO(g)+ O3(g) NO2(g)+O2(g) H1 = -200.9 kJmol-1 Ea1 = 3.2 kJmol-1

反應(yīng)Ⅱ:SO2(g)+ O3(g) SO3(g)+O2(g) H2 = -241.6 kJmol-1 Ea2 = 58 kJmol-1

已知該體系中臭氧發(fā)生分解反應(yīng):2O3(g) 3O2(g)。請回答:

其它條件不變,每次向容積為2L的反應(yīng)器中充入含1.0 mol NO、1.0 mol SO2的模擬煙氣和2.0 mol O3,改變溫度,反應(yīng)相同時間t后體系中NOSO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示:

由圖可知相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠高于SO2,結(jié)合題中數(shù)據(jù)分析其可能原因_______。

下列說法正確的是________。

A.P點一定為平衡狀態(tài)點

B.溫度高于200℃后,NOSO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降、最后幾乎為零

C.其它條件不變,若縮小反應(yīng)器的容積可提高NOSO2的轉(zhuǎn)化率

假設(shè)100℃P、Q均為平衡點,此時反應(yīng)時間為10分鐘,發(fā)生分解反應(yīng)的臭氧占充入臭氧總量的10%,則體系中剩余O3的物質(zhì)的量是________mol;NO的平均反應(yīng)速率為________;反應(yīng)在此時的平衡常數(shù)為_______________。

(3)用電化學(xué)法模擬工業(yè)處理SO2。將硫酸工業(yè)尾氣中的SO2通入如圖裝置(電極均為惰性材料)進行實驗,可用于制備硫酸,同時獲得電能:

①M極發(fā)生的電極反應(yīng)式為___________________。

當(dāng)外電路通過0.2 mol電子時,質(zhì)子交換膜左側(cè)的溶液質(zhì)量_____(填增大減小”)____克。

【答案】 CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) H=-955 kJ/mol 反應(yīng)的活化能小于反應(yīng),相同條件下更易發(fā)生反應(yīng) BC 0.65 0.0425mol/(L·min) 0.96 SO2+2H2O-2e- =SO42- +4H+ 增大 6.2

【解析】(1)CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-574 kJmol-1,CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-1160 kJmol-1,H2O(g)═H2O(l)H=-44.0 kJmol-1,根據(jù)蓋斯定律,將×(++×4)得:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) H=×[(-574 kJmol-1)+(-1160 kJmol-1)+(-44.0 kJmol-1)×4]=-955kJmol-1,故答案為:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) H=-955kJmol-1;

(2)①反應(yīng)Ⅰ:NO(g)+ O3(g) NO2(g)+O2(g) H1 = -200.9 kJmol-1 Ea1 = 3.2 kJmol-1

反應(yīng)Ⅱ:SO2(g)+ O3(g) SO3(g)+O2(g) H2 = -241.6 kJmol-1 Ea2 = 58 kJmol-1,反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ,相同條件下更易發(fā)生反應(yīng),因此相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率遠高于SO2,故答案為:反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ,相同條件下更易發(fā)生反應(yīng);

A.圖中曲線屬于描點法所得圖像,P點不一定為圖像的最高點,即不一定為平衡狀態(tài)點,可能是建立平衡過程中的一點,故A錯誤;B.根據(jù)圖像,溫度高于200℃后,2O3(g) 3O2(g)反應(yīng)進行程度加大,體系中的臭氧濃度減小,NOSO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高顯著下降、當(dāng)臭氧完全分解,則二者轉(zhuǎn)化率幾乎為零,故B正確;C.其它條件不變,若縮小反應(yīng)器的容積,使得2O3(g) 3O2(g)平衡逆向移動,臭氧濃度增大,反應(yīng)Ⅰ:NO(g)+ O3(g) NO2(g)+O2(g) 和反應(yīng)Ⅱ:SO2(g)+ O3(g) SO3(g)+O2(g)平衡正向移動, NOSO2的轉(zhuǎn)化率提高,故C正確;故選BC;

CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)H=-955kJmol-1

③反應(yīng)Ⅰ:NO(g)+ O3(g) NO2(g)+O2(g)NO的轉(zhuǎn)化率為85%,則反應(yīng)的NO0.85mol,O30.85mol;反應(yīng)Ⅱ:SO2(g)+ O3(g) SO3(g)+O2(g)SO2的轉(zhuǎn)化率為30%,反應(yīng)的SO20.3mol,O30.3mol,2O3(g) 3O2(g)中發(fā)生分解反應(yīng)的臭氧占充入臭氧總量的10%,0.2mol,則體系中剩余O3的物質(zhì)的量=2.0mol-0.85mol-0.3mol-0.2mol=0.65mol;NO的平均反應(yīng)速率==0.0425mol/(L·min);平衡是為0.85mol+0.30mol+0.3mol=1.45mol,反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)==0.96,故答案為:0.65;0.0425mol/(L·min);0.96;

(3)①本質(zhì)是二氧化硫、氧氣與水反應(yīng)生成硫酸,M電極為負極,N電極為正極,M電極上二氧化硫失去電子氧化生成SO42-,根據(jù)原子守恒會電荷守恒可知,有水參加反應(yīng),有氫離子生成,電極反應(yīng)式為:SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+,故答案為:SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+;

②負極反應(yīng)式為:SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+,正極反應(yīng)式為O2 + 4e-- + 4H+ == 2H2O,當(dāng)外電路通過0.2 mol電子時,負極反應(yīng)的二氧化硫為0.1mol,質(zhì)量為6.4g,同時有0.2mol氫離子通過質(zhì)子交換膜進入右側(cè),左側(cè)溶液質(zhì)量增大6.4g-0.2g=6.2g,故答案為:增大;6.2。

練習(xí)冊系列答案
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A. 該物質(zhì)屬于芳香族化合物 B. 漢黃芩素的分子式為C16H13O5

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A. 陶瓷片允許水分子通過

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A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電池工作一段時間后,甲池的C(SO42-)減小
C.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加
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(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________

(2)反應(yīng)起始至t,Y的平均反應(yīng)速率是____________

(3)X的轉(zhuǎn)化率是________。

(4)關(guān)于該反應(yīng)的說法正確的是________。

A.到達t時刻該反應(yīng)已停止

B.在t時刻之前X的消耗速率大于它的生成速率

C.在t時刻正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率

D.在t時刻達到平衡是因為此時反應(yīng)物總物質(zhì)的量與生成物總物質(zhì)的量相等

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